DE102004017385A1 - Koordination eines Fahrdynamikregelungssystems mit anderen Fahrzeugstabilisierungssystemen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeugs (10) in kritischen Fahrsituationen, umfassend ein Fahrdynamikregelungssystem (ESP) mit einem Steuergerät (2), in dem ein Fahrdynamikregelungsalgorithmus (4b-6b) hinterlegt ist, und wenigstens einem Stellglied (18a, 18b) und ein zusätzliches Fahrzeugstabilisierungssystem (AFS, ARC) mit einem zugehörigen Stellglied (18c-e). Eine Fahrdynamikregelung kann besonders einfach und konfliktfrei durchgeführt werden, wenn der Fahrdynamikregelungsalgorithmus (4-6) um eine Verteilerfunktion (9a-9e) ergänzt wird, die aus einer Reglerausgangsgröße (DELTAM¶GiSo¶) sowohl eine Stellanforderung (P¶Rad,Soll¶, M¶SoMot¶) für ein Stellglied (18a, 18b) des Fahrdynamikregelungssystems (ESP) als auch eine Stellanforderung (DELTAF¶Nstab,¶ delta¶stab¶, DELTAlambda) für wenigstens ein Stellglied (18c-18e) des Fahrdynamikstabilisierungssystems (AFS, ARC) ableitet.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Fahrdynamikregelungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs in kritischen Fahrsituationen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
- Fahrdynamikregelungssysteme, wie z.B. ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) dienen dazu, die Kontrollierbarkeit von Kraftfahrzeugen in kritischen Fahrsituationen, z.B. beim Übersteuern in Kurvenfahrten, zu verbessern und das Fahrzeug zu stabilisieren. Bekannte Fahrdynamikregelungssysteme umfassen ein Steuergerät, in dem ein Regelalgorithmus zur Durchführung einer Schwimmwinkel- und/oder Giergeschwindigkeitsregelung hinterlegt ist, sowie eine Reihe von Sensoren, die Messwerte über den aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs liefern. Aus den Fahrervorgaben, insbesondere der Lenkradstellung, der Fahrpedalstellung und der Bremsbetätigung werden verschiedene Sollgrößen berechnet. Bei einer zu hohen Abweichung des Ist-Verhaltens vom Soll-Verhalten des Fahrzeugs greift die Fahrdynamikregelung in den Fahrbetrieb ein und erzeugt ein Ausgleichs-Giermoment, das der Gierbewegung des Fahrzeugs entgegenwirkt. Hierzu bedient sich das Fahrdynamikregelungssystem üblicherweise der Fahrzeugbremsen und/oder der Motorsteuerung als Stellglieder.
- Moderne Fahrzeuge umfassen neben einem Fahrdynamikregelungssystem oftmals auch andere Systeme, wie z.B. eine aktive Lenkung AFS (Active Front Stearing) ein aktives Fahrwerk ARC (Active Roll Compensation), oder ein System zur aktiven Beeinflussung der Reifeneigenschaften, etc., die ebenfalls zum Zwecke der Fahrzeugstabilisierung in den Fahrbetrieb eingreifen können. Derartige Systeme werden im Folgenden als „Fahrzeugstabilisierungssysteme" bezeichnet. Sie umfassen üblicherweise eine eigene Steuerelektronik. (Steuergerät) und eigene Steilglieder, wie z.B. einen Lenksteller, mit dem der Lenkwinkel verstellt werden kann, eine aktive Feder/Dämpfereinheit zur Beeinflussung der Reifenaufstandskräfte oder andere Stellglieder, mit denen das Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinflusst werden kann.
- Die genannten Fahrzeugstabilisierungssysteme ermitteln ebenfalls verschiedene Sollwerte von Fahrzustandsgrößen, wie z.B. eine Soll-Gierrate oder einen Soll-Schwimmwinkel, und berechnen aus der Regelabweichung einen erforderlichen Stabilisierungseingriff, wie z.B. eine Änderung des Lenkwinkels oder der Radaufstandskraft an vorgegebenen Rädern. Die berechneten Werte werden mittels der entsprechenden Steller umgesetzt und beeinflussen das Fahrverhalten des Fahrzeugs.
- Da sowohl die Fahrdynamikregelung ESP als auch die anderen Fahrzeugstabilisierungssysteme (z.B. AFS, ARC) Stabilisierungseingriffe durchführen, kann dies dazu führen, dass sich die Systeme gegenseitig behindern oder blockieren.
-
1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Reglerstruktur für ein Stabilisierungssystem, das neben einer Fahrdynamikregelung ESP ein aktives Lenksystem AFS und ein aktives Fahrwerk ARC aufweist. Die Systeme ESP, AFS und ARC umfassen jeweils ein eigenes Steuergerät1 ,2 ,3 , in denen jeweils ein Regelalgorithmus4 ,5 ,6 hinterlegt ist. Die Algorithmen4 –6 umfassen in bekannter Weise jeweils einen sogenannten "Beobachter" B in dem verschiedene Zustandsgrößen, wie z.B. der Schwimmwinkel oder der Schräglaufwinkel, geschätzt werden, eine Einheit So zur Berechnung von Sollwerten der Regelung, z.B. einer Soll- Gierrate, und einen Zustandsregler ZR, der eine Reglerausgangsgröße y erzeugt, die jeweils in eine Stellanforderung für verschiedene Stellglieder8 umgesetzt wird. Die Reglerausgangsgrößen ya-yc werden über Schnittstellen7 an die jeweiligen Stellglieder8 bzw. die zugehörige Elektronik1 ,3 übertragen. Das Fahrzeug10 bildet die Regelstrecke der Regelung. - Der Fahrzustand wird von verschiedenen Sensoren aufgenommen, die hier in einem Block
11 zusammengefasst sind. Die entsprechenden Sensorsignale werden den Algorithmen4 -6 der Regelungssysteme AFS, ESP, ARC als Ist-Werte zugeführt. - Eine solche parallele Reglerstruktur hat den Nachteil, dass die Regelalgorithmen
4 -6 zumindest teilweise mehrfach vorhanden sind. Dies ist zum Einen aufwändig, da neben den Regelalgorithmen auch die notwendige Sicherheitssoftware mehrfach implementiert werden muß. Außerdem können die einzelnen Regelungssysteme AFS, ESP, ARC unterschiedliche Regelungsziele verfolgen und sich dadurch gegenseitig stören oder blockieren. - Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeugs in kritischen Fahrsituationen zu schaffen, das besonders einfach aufgebaut ist und zuverlässig arbeitet.
- Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 8 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
- Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, ein erweitertes Fahrdynamikregelungssystem (VDM) zu schaffen, das neben dem Bremssystem und der Motorsteuerung auch andere Steller ansprechen kann, und dieses System mit nur einem einzigen Regelalgorithmus zu versehen, der eine Reglerausgangsgröße (z.B. ein Giermoment) erzeugt, aus der sowohl eine Stellanforderung für ein Stellglied (d. h. das Bremssystem oder die Motorsteuerung) des Fahrdynamikregelungssystems als auch für ein Stellglied (z.B. ein Lenksteller oder eine aktive Feder/Dämpfer-Einheit) wenigstens eines zusätzlichen Fahrzeugstabilisierungssystems abgeleitet wird. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass nur ein zentraler Regelalgorithmus vorhanden ist, dessen Reglerausgangsgröße von einem oder mehreren Stellgliedern umgesetzt wird. Eine solche zentrale Regelung ist besonders einfach realisierbar und besonders sicher und zuverlässig.
- Der entsprechende Regelalgorithmus kann z.B. im Steuergerät des Fahrdynamikregelungssystems (z.B. ESP) implementiert sein. Der bisher vorhandene Fahrdynamikregelungsalgorithmus (ESP) muß zu diesem Zweck nur geringfügig ergänzt und angepasst werden. In den zusätzlichen Fahrzeugstabilisierungssystemen, wie z.B. AFS oder ARC muss keine eigene Fahrstabilitätsregelung durchgeführt werden.
- Der Regelalgorithmus des erweiterten Fahrdynamikregelungssystems (VDM) umfasst vorzugsweise eine Verteilereinheit, die aus einer Reglerausgangsgröße sowohl eine Stellanforderung für ein Stellglied (d.h. das Bremssystem oder die Motorsteuerung) des Fahrdynamikregelungssystems als auch eine Stellanforderung für ein Stellglied eines zusätzlichen Fahrzeugstabilisierungssystems erzeugt.
- Das Fahrzeugstabilisierungssystem kann beispielsweise ein aktives Lenksystem (AFS), ein aktives Fahrwerksystem (ARC) und/oder ein anderes System umfassen, das zum Zwecke der Fahrzeugstabilisierung aktiv in den Fahrbetrieb eingreifen kann.
- Der Regelalgorithmus umfasst vorzugsweise einen Gierratenregler, wobei die Reglerausgangsgröße in diesem Fall ein Giermoment oder eine dazu proportionale Größe wäre.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verteilereinheit derart realisiert, dass aus der Reglerausgangsgröße eine Stellanforderung für ein erstes Stellglied (z.B. eine aktive Feder/Dämpfer-Einheit) abgeleitet, und aus der Reglerausgangsgröße und der tatsächlich vom Stellglied umsetzbaren Stellanforderung ein Restwert der Reglerausgangsgröße ermittelt, und aus dem Restwert eine Stellanforderung für ein zweites Stellglied (z.B. eine Lenksteller) erzeugt wird. D.h., derjenige Teil des Regeleingriffs, der nicht vom ersten Stellglied (z.B. einer aktiven Feder/Dämpfer-Einheit) umgesetzt werden kann, wird von einem zweiten Stellglied (z.B. einer aktiven Lenkung oder einem aktiven Bremssystem) und gegebenenfalls weiteren Stellgliedern umgesetzt.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Fahrdynamikregelungssystem mit parallel arbeitenden Regelalgorithmen; -
2 ein erweitertes Fahrdynamikregelungssystem mit zusätzlichen Stellgliedern; -
3 eine detaillierte Ansicht des Fahrdynamikregelungssystems von2 ; -
4 ein Ausführungsbeispiel einer Einheit zur Verteilung der Reglerausgangsgröße; -
5 die Berechnung eines Überlagerungslenkwinkels aus der Reglerausgangsgröße; und -
6 ein Beispiel einer Hardware-Architektur für ein erweitertes Fahrdynamikregelungssystem. - Bezüglich der Erläuterung von
1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen. -
2 zeigt ein erweitertes Fahrdynamikregelungssystem VDM, das in der Lage ist, neben der Motorsteuerung und dem Bremssystem des Fahrzeugs weitere Stellglieder – hier den Lenksteller8a eines aktiven Lenksystems und eine Feder/Dämpfer-Einheit8c eines aktiven Fahrwerks – zum Zwecke einer Fahrzeugstabilisierung anzusteuern. Das Fahrdynamikregelungssystems umfasst einen Regelungsalgorithmus, der schematisch durch die Blöcke4d –6d dargestellt ist. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen4d einen sogenannten "Beobachter", das Bezugszeichen5d eine Einheit zur Sollwertberechnung, in der insbesondere eine Soll-Gierrate ermittelt wird, und das Bezugszeichen6d einen Zustandsregler, dessen Reglerausgangsgröße ΔMGiSo ein Giermoment oder eine dazu proportionale Größe ist. - Der Regelalgorithmus umfasst ferner eine Verteilereinheit
9 , die die Reglerausgangsgröße ΔMGiSo in verschiedene Stellanforderungen ΔFNstab, δstab, Mstab umwandelt, wobei ΔFNstab eine Änderung der Radaufstandskraft, δstab ein Überlagerungslenkwinkel und PRadSoll ein Bremsdruck ist. Die einzelnen Stellanforderungen werden über Schnittstellen7a –7c an die Steuergeräte1 ,3 des aktiven Lenksystems AFS, des aktiven Fahrwerks ARC und an die Elektronik eines aktiven Bremssystems8b übertragen. Die Steuergeräte1 ,2 steuern dann die entsprechenden Stellglieder8a ,8c an. Der veränderte Ist-Zustand des Fahrzeugs10 wird mittels einer Sensorik11 aufgenommen. - Im Unterschied zu bekannten Fahrdynamikregelungsalgorithmen (z.B. ESP) kann dieses erweiterte System VDM ein oder mehrere verschiedene Stellglieder
8 ansprechen, ohne mit anderen Systemen in Konflikt zu geraten. Durch Ansteuerung des Lenkstellers8a oder einer aktiven Feder-/Dämpfer-Einheit8c kann somit das Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinflusst werden. - Da die zusätzlichen Stabilisierungssysteme (AFS, ARC, etc.) das Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinflussen, muss dem Regleralgorithmus
4d –6d eine Information über den Zustand dieser Steller8 , wie z.B. eine Information über den tatsächlichen Lenkwinkel oder eine Information über die Einstellung der Feder-/Dämpfer-Einheit8c zugeführt werden. Andernfalls würde der Fahrdynamikregelalgorithmus4d –6d die Regelung auf der Grundlage falscher Parameter (z.B. nur aufgrund des Lenkradwinkels, nicht aber aufgrund des Lenkwinkels am Rad) durchführen, was zu fehlerhaften Bremsen- oder Motoreingriffen führen kann. -
3 zeigt ein erweitertes Fahrdynamikregelungssystem VDM im Detail. Das Gesamtsystem umfasst das Fahrzeug10 als Regelstrecke, die Sensoren12 zur Bestimmung der Reglereingangsgrößen, die Stellglieder18a –18e zur Beeinflussung des Fahrverhaltens, sowie einen hierarchisch strukturierten Regler4 ,5 ,6 ,9a ,13 ,14 , umfassend einen überlagerten Fahrdynamikregler6 (Zustandsregler) und einen unterlagerten Brems- und Antriebsschlupfregler14 . Die Reglerfunktionen sind im Steuergerät2 des Fahrdynamikregelungssystems ESP als Software implementiert. - Aufbau und Funktion eines solchen Fahrdynamikreglers sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, so dass im Folgenden nur auf die wesentlichen Funktionen und insbesondere die Unterschiede zu bekannten Reglern eingegangen wird: Die Istwerte der geregelten Zustandsgrößen (Giergeschwindigkeit, Schwimmwinkel) werden im sogenannten „Beobachter"
4 ermittelt. Die Sollwerte der Zustandsgrößen werden in der Einheit5 zur Sollwertberechnung berechnet. - Der überlagerte Regler
6 führt in bekannter Weise eine Giergeschwindigkeits- und/oder Schwimmwinkelregelung durch und erzeugt eine Reglerausgangsgröße ΔMGiSo in Form eines Giermoments oder einer dazu proportionalen Größe. Ein Teil der Reglerausgangsgröße ΔMGiSo wird in einen Sollschlupf λSo umgerechnet, der dem unterlagerten Brems- und Antriebsschlupfregler14 zugeführt wird. Der für die einzelnen Räder berechnete Sollschlupf λSo wird in entsprechende Anweisungen PRadSoll, MSoMot für die Stellglieder "Bremshydraulik"18a und "Motormanagement"18b umgerechnet, die die erforderlichen Brems- bzw. Antriebskräfte an den einzelnen Räder einstellen. Ein anderer Teil der Reglerausgangsgröße ΔMGiSo wird in Momente ΔMZX umgerechnet, die von den Stellgliedern18c –18e zusätzlicher Subsysteme (AFS, SRC, etc.), umgesetzt werden. Die Verteilung der Reglerausgangsgröße ΔMGiSo auf die einzelnen Subsysteme1 ,3 ,15 –18e kann im Grunde beliebig eingestellt werden, je nachdem wie stark der Eingriff der einzelnen Subsysteme sein soll. Das Fahrdynamikregelungssystem ist so ausgelegt, dass der Regeleingriff von einem oder mehreren Subsystemen18a –18e umgesetzt werden kann. - Die Subsysteme umfassen hier ein aktives Lenksystem AFS mit einem Steuergerät
1 und einem Lenksteller18e , ein aktives Fahrwerk mit einem Steuergerät3 und einem Steller18d , ein beliebiges weiteres Subsystem mit einem Steuergerät17 und einem zugehörigen Stellglied18c , eine Motorsteuerung mit einem Steuergerät (Motronic)16 und einem Stellglied18b , und ein Bremssystem mit einer Elektronik15 und einer Bremshydraulik18a als Stellglied. - Im Unterschied zu bekannten Fahrdynamikregelungssystemen umfasst der Fahrdynamikregler einen Funktionsblock
9a –9e , der dazu dient, die Reglerausgangsgröße ΔMGiSo auf die Subsysteme1 ,3 ,15 –18e zu verteilen. Zu diesem Zweck erzeugt der Block9a aus der Reglerausgangsgröße ΔMGiSo zunächst Teilgrößen ΔMZX, die von den Stellgliedern18a –18c der Subsysteme AFS, ESP, ARC, etc. umgesetzt werden. Die Teilgrößen ΔMZX werden von den Einheiten9b –9e in entsprechende Stellanforderungen, wie z.B. eine Änderung der Radaufstandskraft ΔFNstab für ein Rad, einen Überlagerungslenkwinkel δstab, ein Lenkmoment Mstab oder einen anderen Ansteuerwert ΔX für ein beliebiges anderes Subsystem17 ,18 berechnet. - Die einzelnen Stellanforderungen PRadSoll, MSoMot, ΔX, ΔFNstab, δstab, Mstab werden den Steuergeräten
1 ,3 ,17 bzw. der Steuerelektronik15 ,16 über vorgegebene Schnittstellen (nicht gezeigt) zugeführt. Die Stellanforderungen PRadSoll, MSoMot, ΔX. ΔFNstab, δstab, Mstab werden dann in entsprechende elektrische Steuersignale für die einzelnen Stellglieder18a –18e umgesetzt. - Der erforderliche Regeleingriff ΔMGiSo kann grundsätzlich beliebig auf die verschiedenen Subsysteme
1 ,3 ,15 –18e verteilt werden. Vorzugsweise wird jedoch einzelnen Systemen, wie z.B. einer aktiven Federung ARC ein größerer Anteil des Gesamtregeleingriffs zugewiesen, als anderen Systemen. -
4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Verteilereinheit9 , die die Reglerausgangsgröße ΔMGiSo in mehrere Stellanforderungen ΔFNstab, δstab, Δλ für verschiedene Subsysteme1 ,3 ,15 umsetzt. Dabei wird die Reglerausgangsgröße ΔMGiSo zunächst mittels einer Einheit31 in Radaufstandskräfte F für die einzelnen Räder des Fahrzeugs10 umgerechnet. Die nachgeordnete Einheit32 begrenzt die berechneten Werte F, sofern die Werte aus Gründen der Leistungsfähigkeit der aktiven Federung ARC3 nicht direkt umgesetzt werden können. Zu diesem Zweck werden die Werte F und/oder ihr Gradient verringert, wenn sie vorgegebene Grenzen überschreiten. Die resultierende Stellanforderung ΔFNstab kann dadurch nur Werte annehmen, die vom Stellglied18d der aktiven Federung umgesetzt werden können. - Der Wert ΔFNstab wird einerseits an die aktive Federung
3 übermittelt, wo ein entsprechender Regeleingriff bewirkt wird. Andererseits wird derjenige Teil der Reglerausgangsgröße ΔMGiSo, der nicht vom aktiven Fahrwerk3 umgesetzt werden kann, als ein Restwert MGiSo_AFS ermittelt. Hierzu ist eine Einheit33 vorgesehen, die die umsetzbare Stellanforderung ΔFNstab in eine Größe MGiSo_ARC0 von der Einheit der Reglerausgangsgröße ΔMGiSo zurückgerechnet. Am Knoten39 wird dann die Differenz aus der Reglerausgangsgröße ΔMGiSo und der geschätzten Größe MGiSo_ARC0 berechnet und der Restwert ΔMGiSo_AFS gebildet. - Dieser Restwert ΔMGiSo_AFS wird dann mittels einer Einheit
34 wiederum in eine Stellanforderung δstab für den Lenksteller18e einer aktiven Lenkung AFS1 umgerechnet. Dieser Wert δstab wird ggf. mittels einer Einheit35 wiederum begrenzt. Die Stellanforderung δstab (hier ein Überlagerungslenkwinkel) wird einerseits der aktiven Lenkung1 und andererseits einer Einheit36 zugeführt, die daraus den Anteil ermittelt, der vom aktiven Lenksystem AFS1 umgesetzt werden kann. - Aus der Sollanforderung ΔMGiSo_AFS und der tatsächlich umsetzbaren Anforderung ΔMGiSo_AFS0 wird wiederum ein Restwert ΔMGiSo_AB berechnet, der dem aktiven Bremssystem
15 zugeführt wird. Auch dieses Restmoment ΔMGiSo_AB wird mittels einer Einheit37 in einen Radschlupf λ umgerechnet und mittels der Einheit38 begrenzt. Der resultierende Sollschlupf λstab wird schließlich vom aktiven Bremssystem15 in einen entsprechenden Bremseingriff umgesetzt. - Die Verteilung der Reglerausgangsgröße ΔMGiSo ist hier nur exemplarisch für drei verschiedene Subsysteme
1 ,3 ,15 dargestellt. Der Regeleingriff kann grundsätzlich auf beliebig viele Subsysteme in beliebiger Reihenfolge verteilt werden. - Eine andere Ausführungsform einer Verteilereinheit
9 kann z.B. derart realisiert sein, dass die Reglerausgangsgröße ΔMGiSo mehreren Subsystemen1 ,3 ,15 –18e zugeführt und gewichtet umgesetzt wird. Je nach Präferenz können die Subsysteme1 ,3 ,15 –18e dabei verschiedene Anteile übernehmen, z.B. 60% von der aktiven Federung ARC, 30% von der aktiven Lenkung AFS und 10% vom Bremssystem15 . -
5 zeigt die Berechnung des Überlagerungslenkwinkels δstab aus der Reglerausgangsgröße ΔMGiSo, wie sie z.B. im Steuergerät2 durchgeführt werden kann. Die Reglerausgangsgröße ΔMGiSo wird zunächst einem Tiefpassfilter21 zugeführt und eine gefilterte Größe ΔMGiSof erzeugt. Diese Größe ΔMGiSof wird mittels einer Einheit22 in einen Lenkwinkel δRoh umgerechnet. Dieser Rohwert δRoh wird in der nachgeordneten Einheit23 nochmals bandbegrenzt und ein Wert δToZo erzeugt. Die Bandbreite des Filters23 ist dabei abhängig vom Reibwert μ, der über eine Kennlinie25 in die Filterfunktion F mit einfließt. Der Block25 erzeugt dabei einen Parameter PToZo, der die Filterfunktion F in Abhängigkeit vom Reibwert μ verändert. - Der gefilterte Lenkwinkel δToZo wird schließlich mittels einer Einheit
24 skaliert, wodurch der Überlagerungslenkwinkel, d.h. die einzustellende Lenkwinkeländerung δstab, erhalten wird. Die Skalierung ist wiederum abhängig vom Reibwert μ, der über eine Kennlinie26 in die Skalierung24 mit einfließt. -
6 zeigt eine mögliche Hardware-Architektur für das erweiterte Fahrdynamikregelungssystem VDM. Das System umfasst zwei Datenbusse19 ,20 , wobei am ersten Bus19 , dem sogenannten Chassis CAN, sowohl mehrere Sensoren27 –30 als auch verschiedene Steuergeräte1 ,2 ,3 angeschlossen sind. Die genannten Steuergeräte1 ,2 ,3 sind auch am anderen Datenbus20 , dem sogenannten Powertrain CAN, angeschlossen. Daneben sind am anderen Datenbus20 auch eine Motorsteuerung (Motronic)16 und ein Steuergerät31 für einen Geschwindigkeitsregler ACC angeschlossen. - Die Sensoren umfassen Giergeschwindigkeits- und Querbeschleunigungssensoren
27 , die redundant ausgeführt sind, einen Lenkradwinkelsensor28 und einen Lenkwinkelsensor29 , sowie optional weitere Sensoren30 . Die vom VDM-Steuergerät2 erzeugten Stellanforderungen ΔFNstab, δstab, Δλ für das aktive Lenksystem AFS1 , das aktive Fahrwerk ARC3 und gegebenenfalls weitere Subsysteme17 werden vorzugsweise über den Bus19 übertragen, da dieser Bus meist weniger überlastet ist als der Powertrain CAN20 und weniger Störsignale fährt. -
- 1
- AFS-Steuergerät
- 2
- VDM-Steuergerät
- 3
- ARC-Steuergerät
- 4
- Beobachter
- 5
- Sollwertberechnung
- 6
- Zustandsregler
- 7
- Schnittstellen
- 8
- Subsysteme
- 9
- Verteilereinheit
- 10
- Fahrzeug
- 11
- Sensorsignale
- 12
- Sensorik
- 13
- Sollschlupf- und Sperrmomentenberechnung
- 14
- Brems- und Antriebsschlupfregler
- 15
- Hydraulikansteuerung
- 16
- Motronic
- 17
- Steuergerät
- 18
- Stellglieder
- 19
- Chassis CAN
- 20
- Powertrain CRN
- 21
- Tiefpassfilter
- 22
- Umrechnungseinheit
- 23
- Filter
- 24
- Skaliereinheit
- 25
- Kennlinie
- 26
- Kennlinie
- 27
- Giergeschwindigkeits- und
- Querbeschleunigungssensoren
- 28
- Lenkradwinkelsensor
- 29
- Lenkwinkelsensor
- 30
- Optionaler Sensor
- 31
- Umrechnungseinheit
- 32
- Begrenzungseinheit
- 33
- Schätzfunktion
- 34
- Umrechnungseinheit
- 35
- Begrenzungseinheit
- 36
- Schätzfunktion
- 37
- Umrechnungseinheit
- 38
- Begrenzungseinheit
- Y
- Reglerausgangsgröße
- MGiSo
- Giersollmoment
- ΔFNstab
- Änderung der Radaufstandskraft
- δstab
- Lenkwinkeländerung
- Mstab
- Lenkmoment
- ΔX
- Stellanforderung
Claims (9)
- Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeugs (
10 ) in kritischen Fahrsituationen, umfassend – ein Fahrdynamikregelungssystem (ESP) mit einem Steuergerät (2 ), in dem ein Fahrdynamikregelungsalgorithmus (4b-bb) hinterlegt ist, und wenigstens einem Stellglied (18a ,18b ), und – ein Fahrzeugstabilisierungssystem (AFS, ARC) mit einem Stellglied (18c-18e ), dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrdynamikregelalgorithmus (4-6 ) eine Reglerausgangsgröße (ΔMGiSo) erzeugt, aus der sowohl eine Stellanforderung (ΔFNstab, δstab, Δλ) für das Stellglied (18a ,18b ) des Fahrdynamikregelungssystems (ESP) als auch für das Stellglied (18c –18e ) des Fahrzeugstabilisierungssystems (AFS, ARC) abgeleitet wird. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelalgorithmus (
4 –6 ) des Fahrdynamikregelungssystems (ESP) eine Verteilereinheit (9 ) umfasst, die aus der Reglerausgangsgröße (ΔMGiSo) sowohl eine Stellanforderung (ΔPRadSoll, MSoMot) für das Stellglied (18a ,18b ) des Fahrdynamikregelungssystems (ESP) als auch eine Stellanforderung (ΔFNstab, δstab, Δλ) für das Stellglied (18c –18e ) wenigstens eines Fahrzeugstabilisierungssystems (AFS, ARC) erzeugt. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugstabilisierungssystem (AFS, ARC) ein aktives Lenksystem (AFS), ein aktives Fahrwerksystem (ARC) oder ein anderes System (
17 ,18c ) umfasst, das zum Zweck der Fahrzeugstabilisierung aktiv in den Fahrbetrieb eingreifen kann. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerausgangsgröße (ΔMGiSo) ein Giermoment oder eine dazu proportionale Größe ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (
9 ) derart realisiert ist, dass aus der Reglerausgangsgröße (ΔMGiSo) eine Stellanforderung (ΔFNstab) für ein erstes Stellglied (18d ) abgeleitet, aus der Reglerausgangsgröße (ΔMGiSo) und der Stellanforderung (ΔFNstab) ein Restwert (ΔMGiSo_AFS) der Reglerausgangsgröße (ΔMGiSo) ermittelt und aus dem Restwert (ΔMGiSo_AFS) eine zweite Stellanforderung (δstab) für ein zweites Stellglied (18c ) ermittelt wird. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stellglied ein Feder/Dämpfer-Element (
18d ) eines aktiven Fahrwerks (ARC) und das zweite Stellglied ein Lenksteller (18e ) eines aktiven Lenksystems (AFS) ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (
2 ) des Fahrdynamikregelungssystems (ESP) und das Steuergerät (1 ,3 ,17 ) des Fahrzeugstabilisierungssystems (AFS, ARC) an zwei Bussen (19 ,20 ) angeschlossen sind, wobei eine Stellanforderung (ΔFNstab, δstab, Δλ) vom Steuergerät (2 ) des Fahrdynamikregelungssystems (ESP) an das Steuergerät (1 ,3 ) des Fahrzeugstabilisierungssystems (AFS, ARC) über denjenigen Bus (19 ) übertragen wird, an dem die Sensoren (27 –30 ) des Fahrdynamikregelungssystems (ESP) angeschlossen sind. - Verfahren zum Stabilisieren eines Fahrzeugs (
10 ) in kritischen Fahrsituationen, das neben einem Fahrdynamikregelungssystem (ESP) auch ein zusätzliches Fahrzeugstabilisierungssystem (AFS, ARC) mit einem eigenen Steuergerät (1 ,3 ) und einem Stellglied (18c –18e ) umfasst, wobei das Fahrdynamikregelungssystem (ESP) eine Gierratenregelung durchführt und eine Reglerausgangsgröße (ΔMGiSo) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Reglerausgangsgröße (ΔMGiSo) sowohl eine Stellanforderung (ΔPRadSoll, MSoMot) für das Stellglied (18a ,18b ) des Fahrdynamikregelungssystems (ESP) als auch eine Stellanforderung (ΔFNstab, δstab, Δλ) für das Stellglied (18c –18e ) des Fahrzeugstabilisierungssystems (AFS, ARC) abgeleitet wird. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugstabilisierungssystem ein aktives Lenksystem (AFS) ist und dem Steuergerät (
2 ) des Fahrdynamikregelungssystems (ESP) sowohl der Lenkradwinkel (δL) als auch der tatsächliche Lenkwinkel (δR) am Rad des Fahrzeugs (10 ) zugeführt wird.
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